2010年一级建造师辅导资料：振动沉模大直径现浇混凝土薄壁管桩施工工艺
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1 前言
我国地域辽阔，地质条件极为复杂，特别是在沿海地区及内地湖河沉积相地区存在着许多复杂的软土地基，在这些地质条件下修建高质量的公路及建筑物都要进行软基处理，以增加地基的稳定性及减少沉降。软基处理方法的选择使用对工程质量、工期和经济效益均有重要的影响。现在软基处理中使用的方法主要有桩基、水泥土搅拌桩、强夯法和真空预压、超载预压等加固方法。每种加固技术都有它的适用性和局限性。水泥土搅拌桩施工质量难以控制，加固深度也有限，且检测量大且费用高；超载预压方法由于软弱地基土的强度很低，存在路堤的稳定性问题，不能快速加载，制约工程的进度，因此施工工期很长，影响了工程投资的经济性。强夯法主要是针对透水性较强软土的加固效果明显，对软粘土不适宜，对沿海地区的粘土及淤泥质土的加固处理受到了限制。
桩基在加固软土地基中使用由于施工速度快，可大大缩短工期，加固处理深度不受限制，适宜各种地质条件，可明显增加路基的稳定性，提高地基的承载力和减小变形，长期以来，无论在建筑工程，还是在道路工程中，都得到普遍采用。这其中主要包括实心预制桩和现场灌注混凝土桩，以及预制混凝土管桩等。预制实心桩较现场灌注桩造价要高；现场浇筑混凝土桩单方造价较低，但也不能节省混凝土材料，从根本上看，现场浇筑混凝土实心桩的造价并未得到根本的降低。为此，又发展了预制混凝土管桩，该桩型的单方混凝土提高承载力较实心混凝土桩有了较大的提高。但预制混凝土管桩的使用需要在工厂预制，预制混凝土管桩从形式上是节省了材料，但考虑到运输和施工等因素，又必须加入了大量的钢筋以增加强度抵抗施工可能带来的破坏性，从而增加了造价，故地基加固成本较高。因此，寻求使用较少的混凝土方量，以实现造价低、承载力高，并且地基的稳定性增加明显的新桩型成为岩土工程界的迫切需要解决的问题。正是考虑到实心桩及预制管桩的不足，考虑到实心桩及预制管桩的不足，河海大学开发了高效经济的现场浇筑混凝土薄壁管桩软土地基加固专利技术(ZL 01273182.X)和施工工艺(CN 1367296A)，达到了造价低、承载力高、地基的稳定性增加和地基沉降降低等明显目的。
2 技术原理
振动沉模现浇混凝土管桩技术采取振动沉模自动排土现场灌注混凝土而成管桩，具体步骤是依靠沉腔上部锤头的振动力将内外双层套管所形成的环形腔体在活瓣桩靴的保护下打入预定的设计深度，在腔体内现成浇注混凝土，之后振动拔管，在环形域中土体与外部的土体之间便形成混凝土管桩。在形成复合地基时，为了保证桩与土共同承担荷载，并调整桩与桩间土之间竖向荷载及水平荷载得分担比例以及减少基础底面的应力集中问题，在桩顶设置褥垫层，从而形成现浇薄壁管桩复合地基。振动沉模大直径现浇管桩动力设备是振动锤，振动锤的两根轴上各装有偏心块，由偏心块产生偏心力。当两轴相向同速运转，横向偏心力抵消，竖向偏心力相加，使振动体系产生垂直往复高频率振动。振动体系具有很高的质量和速度，产生强大的冲击动量，将环形空腔模板迅速沉入地层。腔体模板的沉入速度与振锤的功率大小、振动体系的质量和土层的密度、粘性、粒径有关。振动体系的竖向往复振动，将腔体模板沉入地层。当激振力R大于以下三种阻力之和：刃面的法向力N的竖向分力、刃面的摩擦力F的竖向分力，腔体模板周边的摩阻力P的合力时(见图1)，模板即能沉入地层；当R与N、F、P竖向分力平衡时或达到预定深度时，则模板停止下沉。由于腔体模板在振动力作用下使土体受到强迫震动产生局部剪胀破坏或液化破坏，土体内摩擦力急剧降低，阻力减小，提高了腔体模板的沉入速度。同时挤压、振密作用使得环形腔体模板中土芯和周边一定范围内的土体得到密实。该成桩机理为： |
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